Con misiones humanas y de retorno de muestras a Marte todavía en la mesa de dibujo, los geólogos que desean estudiar el planeta rojo confían en ayudantes robóticos para recolectar y analizar muestras. A principios de este año nos despedimos del rover Opportunity de la NASA, pero Insight aterrizó en noviembre de 2018, y varias agencias espaciales tienen misiones de rover a Marte en sus libros para los próximos años. Pero mientras trabajamos en formas de traer muestras de Marte, los geólogos pueden estudiar los meteoritos marcianos que nos han entregado las fuerzas que actúan en el Sistema Solar. La Tierra es bombardeada por toneladas de material extraterrestre todos los días. La mayor parte proviene de los cometas de la familia Júpiter y el cinturón de asteroides, y gran parte se quema en la atmósfera o aterriza en los océanos, pero los meteoritos de la Luna y Marte llegan a la superficie de la Tierra. En una investigación publicada en Geochimica et Cosmochimica Acta , Los científicos utilizaron una batería de técnicas de sincrotrón para investigar un meteorito marciano muy inusual, cuya accidentada historia de vida ofrece algunas ideas sobre la historia geológica de Marte.

Alrededor de dos tercios de los meteoritos de las colecciones del mundo se encontraron en la Antártida, donde su color más oscuro los hace fáciles de detectar contra la nieve. (La primera expedición liderada por británicos para recolectar meteoritos en la Antártida regresó recientemente con 36 muestras). El meteorito involucrado en esta investigación, Noroeste de África 8114 (NWA 8114), se encontró en el Sahara Occidental en el sur de Marruecos y se vendió de forma privada a través de un comerciante de meteoritos marroquí. Está emparejado con el meteorito 'Black Beauty', NWA 7034, lo que significa que alguna vez fueron piezas de la misma roca.

Se puso a disposición una muestra para investigación científica, y los geólogos descubrieron que NWA 8114 era parte del primer meteorito de brecha marciano que se encontró; una brecha es una roca hecha de fragmentos rotos de minerales o roca cementada, y se forman en áreas donde se acumulan fragmentos angulares de roca y detritos minerales. NWA 8114 contiene material con una amplia gama de edades, el más antiguo data de 4.400 millones de años. Este meteorito es más similar a las muestras de superficie analizadas por los rovers de Marte, mientras que los meteoritos marcianos anteriores encontrados en la Tierra han sido rocas ígneas, formado a partir de magma en un lugar a la vez.

La autora principal, la Dra. Jane MacArthur, explicó que el equipo de investigación estaba buscando cualquier evidencia de interacción agua-roca, por ejemplo, minerales que solo se forman en presencia de agua y el estado de oxidación del hierro. Ella dice:"Este meteorito en particular debe haber estado involucrado en varios impactos diferentes en Marte, aunque todavía no podemos decir cuántos. Son al menos dos:uno para formar la brecha, y otra para levantar la roca de Marte y enviarla de camino a la Tierra ".

Sondando el meteorito

El equipo utilizó una combinación de cuatro técnicas de imágenes de sincrotrón y dos líneas de luz para examinar NWA 8114. Utilizaron fluorescencia de rayos X (XRF) para mapear la muestra y encontrar áreas de interés. Difracción de rayos X (XRD) para identificar minerales, Absorción de rayos X cerca de la estructura del borde (XANES) para analizar el estado de oxidación del hierro presente, y espectromicroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para ver evidencia de hidratación, a través de la presencia de grupos hidróxido.

El equipo encontró extraños piroxenos (una gran clase de minerales de silicato formadores de rocas) que contenían motas de granos de óxido de hierro que estaban oxidados pero no hidratados. El trabajo anterior sugiere que los eventos de choque de alto impacto pueden causar esto, por lo que está relacionado con el evento de formación en Marte. La datación con argón de una de las regiones afectadas mostró que tenía alrededor de 1.200 millones de años. En comparación con los estudios experimentales de piroxeno en choque a diferentes temperaturas y presiones, el equipo pudo estimar qué tan profundo en la superficie de Marte se formó el meteorito, y el resultado fue de solo unos 5 metros de profundidad, lo cual es consistente con una roca que luego fue levantada de la superficie por un impacto adicional.

El trabajo de laboratorio sobre NWA 8114 había sugerido que algunos de los óxidos de hierro estaban oxidados o hidratados. XRD en I18 confirmó la presencia de goethita, un óxido de hierro hidratado que normalmente se forma en presencia de agua, a bajas temperaturas. FTIR en B22 confirmó que el mineral estaba definitivamente hidratado, pero aún no ha sido posible confirmar si se formó en Marte o en la Tierra, por lo que se supone que es el resultado de la meteorización terrestre, aunque la muestra espera más pruebas.

NWA 8114 brinda la oportunidad de examinar la historia térmica de un regolito marciano y estudiar los procesos cercanos a la superficie y las condiciones ambientales antiguas cerca de un cráter de impacto en Marte. En la actualidad, él y sus piedras emparejadas son la única forma de estudiar las brechas marcianas, y la investigación como nos da una ventaja en el análisis de los tipos de materiales que se traerían de cualquier misión futura de retorno de muestras a Marte, y también informará las futuras misiones de recolección de muestras y rover.

La Dra. MacArthur tenía solo 4 meses en su doctorado cuando llegó el primer tiempo de haz del equipo en Diamond, pero se había preparado asistiendo a la escuela de verano Diamond. Ella dice:"El personal de la línea de luz fue realmente útil, particularmente en las áreas de uso del software y cómo analizar los datos en Diamond, y después de que nos fuéramos. Fue genial que respondieran las consultas en persona, pero también respondieron después a las consultas enviadas por correo electrónico ".